2023年集成电路封测行业发展趋势
思瀚产业研究院 甬矽电子    2023-12-25

1、集成电路进入“后摩尔时代”，先进封装作用突显

在集成电路制程方面，“摩尔定律”认为集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。长期以来，“摩尔定律”一直引领着集成电路制程技术的发展与进步，自1987年的1um制程至2015年的 14nm 制程，集成电路制程迭代一直符合“摩尔定律”的规律。

但 2015 年以后，集成电路制程的发展进入了瓶颈，7nm、5nm、3nm 制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布 2nm 制程工艺实现突破，集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限，集成电路行业进入了“后摩尔时代”。

“后摩尔时代”制程技术突破难度较大，工艺制程受成本大幅增长和技术壁垒等因素上升改进速度放缓。根据市场调研机构 IC Insights 统计，28nm 制程节点的芯片开发成本为 5,130 万美元，16nm 节点的开发成本为 1 亿美元，7nm节点的开发成本需要2.97亿美元，5nm节点开发成本上升至5.4亿美元。由于集成电路制程工艺短期内难以突破，通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。

2、先进封装将成为未来封测市场的主要增长点

随着 5G通信技术、物联网、大数据、人工智能、视觉识别、自动驾驶等应用场景的快速兴起，应用市场对芯片功能多样化的需求程度越来越高。在芯片制程技术进入“后摩尔时代”后，先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下，通过晶圆级封装和系统级封装，提高产品集成度和功能多样化，满足终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求，同时大幅降低芯片成本。

因此，先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均得到了广泛应用。根据市场调研机构 GIA 统计数据，中国先进封装市场规模到 2026 年将达到 76 亿美元，年复合增长率为 6.2%，相比于其他国家增长最快。

根据市场调研机构 Yole 预测数据，全球先进封装在集成电路封测市场中所占份额将持续增加，2019 年先进封装占全球封装市场的份额约为 42.60%。2019年至2025年，全球先进封装市场规模将以6.6%的年均复合增长率持续增长，并在 2025 年占整个封装市场的比重接近于 50%。与此同时，Yole 预测 2019 年至2025年全球传统封装年均复合增长率仅为 1.9%，增速远低于先进封装。

3、系统级封装（SiP）是先进封装市场增长的重要动力

系统级封装可以把多枚功能不同的晶粒（Die，如运算器、传感器、存储器）、不同功能的电子元器件（如电阻、电容、电感、滤波器、天线）甚至微机电系统、光学器件混合搭载于同一封装体内，系统级封装产品灵活度大，研发成本和周期远低于复杂程度相同的单芯片系统（SoC）。

以 2015 年美国知名企业推出的可穿戴智能手表为例，其采用了日月光的系统级封装，将AP处理器、SRAM内存、NAND闪存、各种传感器、通讯芯片、功耗管理芯片以及其他被动电子元器件均集成在一块封装体内。

通过系统级封装形式，此可穿戴智能产品在成功实现多种功能的同时，还满足了终端产品低功耗、轻薄短小的需求。

根据市场调研机构 Yole 统计数据，2019 年全球系统级封装规模为 134 亿美元，占全球整个封测市场的份额为23.76%，并预测到2025年全球系统级封装规模将达到 188 亿美元，年均复合增长率为 5.81%。

在系统级封装市场中，倒装/焊线类系统级封装占比最高，2019 年倒装/焊线类系统级封装产品市场规模为 122.39 亿美元，占整个系统级封装市场的91.05%。根据 Yole 预测数据，2025 年倒装/焊线类系统级封装仍是系统级封装主流产品，市场规模将增至 171.77亿美元。

现阶段，以智能手机为代表的移动消费电子领域是系统级封装最大的下游应用市场，占了系统级封装下游应用的 70%。根据 Yole 预测，未来 5 年，系统级封装增长最快的应用市场将是可穿戴设备、Wi-Fi 路由器、IoT 物联网设施以及电信基础设施。尤其随着 5G 通讯的推广和普及，5G 基站对倒装球栅阵列（FC-BGA）系统级封装芯片的需求将大幅上升，未来 5年基站类系统级芯片市场规模年均复合增长率预计高达 41%。

甬矽电子目前已熟练掌握芯片倒装技术（Flip-Chip）和多种系统级封装技术（SiP），并实现了量产。甬矽电子系统级封装产品种类包括焊线类系统级封装、倒装类系统级封装、混装类系统级封装、堆叠类系统级封装等多数主流系统级封装形式，公司系统级封装产品在单一封装体中可同时封装 7 颗晶粒（包含5颗倒装晶粒、2颗焊线晶粒）、24颗以上 SMT元器件（电容、电阻、电感、天线等）。

2020年，甬矽电子系统级封装产品收入为 33,986.21万元，占主营业务收入的 45.93%；2021 年，甬矽电子系统级封装产品收入为 113,522.65 万元，占主营业务收入的 55.62%，处于国内封测行业先进水平。

4、高密度细间距凸点倒装产品（FC）类产品在移动和消费市场发展空间较大

所谓“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding，WB）而言的。传统 WB 工艺，芯片通过金属线键合与基板连接，电气面朝上；倒装芯片工艺是指在芯片的 I/O 焊盘上直接沉积，或通过 RDL 布线后沉积凸点（Bumping），然后将芯片翻转，进行加热，使熔融的焊料与基板或框架相结合，芯片电气面朝下。

与 WB 相比，FC 封装技术的 I/O 数多；互连长度缩短，电性能得到改善；散热性好，芯片温度更低；封装尺寸与重量也有所减少。与应用FC 技术的 SiP 芯片不同，FC 芯片的沉积凸点（Bumping）更多，密度更大，大大减小了对面积的浪费。相比应用 FC 技术的 SiP 芯片来说，FC 芯片有着诸多的优势，比如更小的封装尺寸与更快的器件速度。

据 Yole 数据，2020 年至 2026 年，先进封装收入预计将以 7.9%的复合年增长率增长。到 2026年，FC-CSP（倒装芯片级尺寸封装）细分市场将达到 100亿美元以上。这些封装解决方案主要用于基带、射频收发器、存储器和一些PMIC应用。按收入细分，移动和消费市场占 2019 年先进封装总收入的 85%，Yole 预计到 2025年复合年增长率为 5.5%，占先进封装总收入的 80%。而 FC-CSP封装在移动和消费市场中占有一席之地，主要用于 PC、服务器和汽车应用中使用的智能手机 APU、RF 组件和 DRAM 设备。

5、扁平无引脚封装产品（QFN/DFN）产品仍拥有较大容量的市场规模

QFN/DFN 封装形式虽属于中端封装类型，但市场容量较大，短期内被替代的可能性较低。QFN/DFN 类产品有以下优点：

（1）物理层面：体积小、重量轻、效率高。

以输入输出（I/O）脚数为 24脚举例，将低端的 DIP（Dual inline package）和 SOP（Small outline package）与中端的 QFN 做个粗略的对比。

从封装效率（芯片面积与封装面积之比值趋向1为高效率）看，低端的DIP封装效率只有 0.05-0.1 非常低，SOP 封装效率为 0.1-0.2，而中端的 QFN 封装效率可以做到 0.3-0.4，无散热焊盘的 QFN 甚至可以做到 0.5，间接说明 QFN 封装相比传统封装具有更高的封装效率。

（2）品质层面：散热性能强、电性能好、可靠性强。

QFN 封装的底部中央位置通常有一个大面积裸露焊盘用来导热，这个焊盘可做直接散热通道，用于传导封装体内芯片工作产生的热量；焊盘经过表面贴装后直接焊接在电路板（PCB）上，PCB 散热孔可以把多余的功耗扩散到铜接地板中吸收多余的热量，极大提升了芯片的散热性。

QFN 封装不同于具有鸥翼状引脚的传统DIP或 SOP封装，QFN封装经过表面贴装后管脚与 PCB焊盘之间的导电路径短，自感系数和封装体内的布线电阻很低，所以它也可以提供良好的电性能。QFN 封装使用的载体多为平面设计金属框架，采用精准可控的蚀刻方式生产制造，因此具有框架表面处理方式多样化、结构设计多样化的特点，且搭配属性相吻合的塑封材料，可以改进、增强封装体内部各界层的结合力，阻止外部湿气进入产品内部造成芯片失效，增强产品可靠性；且 QFN 封装本身采用的就是金属载体不存在类似基板封装有吸收水汽的风险，因此 QFN 封装较传统的 DIP、SOP 甚至 BGA、LGA封装都可以具有更好的可靠性表现。

（3）具备更高的性价比

如果单纯比较价格，QFN相对于传统的DIP/SOP封装更高，但低于BGA类封装；从性价比角度，QFN 具备更高的性价比。在低端性能芯片的红海市场，由于成本压力过大设计公司还会选择传统的 DIP、SOP 封装；但是在中端性能芯片的市场上，设计公司则往往会选择可造性强、成本合适的 QFN 封装，更高端性能的芯片维持 BGA或 CSP封装。从实际案例来看，大型芯片设计公司在市场推广的时候往往会 QFN 和 BGA 两套封装方案同时推出（在芯片可使用 QFN和 BGA两种封装条件下），而 QFN价格比 BGA更低。

QFN封装目前覆盖的芯片制造工艺范围非常广，28nm工艺制造的芯片也有成功的大规模量产经验， QFN 封装是一种极具适用能力强、结构简单、高性价比的封装形式，在短期内出现替代封装的可能性不高。此外，QFN 封装也在向大尺寸、模组化进行发展。结合 QFN的优点，整体而言，QFN在中端、中高端芯片领域具备更广泛应用的能力。

6、微机电系统传感器（MEMS）

微机电系统在近些年应用越来越广泛，随着传感器、物联网应用的大规模落地，MEMS 封装也备受关注。

目前 MEMS 封装市场规模在 27 亿美元左右，2016~2022 年间将会维持 16.7%的年复合增长率高速增长。其中 RF MEMS 封装市场是主要驱动，2016~2022 年间，年复合增长率高达 35.1%。